
病毒滴度是衡量病毒感染性強(qiáng)弱的核心指標(biāo),直接影響病毒學(xué)基礎(chǔ)研究及疫苗研發(fā)的準(zhǔn)確性與可靠性。病毒滴度測定的關(guān)鍵前提是獲得高質(zhì)量、高純度的病毒核酸,其提取效率與純度直接決定后續(xù)qPCR、數(shù)字PCR等檢測方法的靈敏度與重復(fù)性。
傳統(tǒng)病毒核酸提取依賴手動操作,存在操作步驟繁瑣、耗時較長(單次提取需40~60min)、人為誤差大、易交叉污染等問題,尤其在疫苗研發(fā)的批量樣本(如發(fā)酵液、純化中間品)檢測中,難以滿足高效、標(biāo)準(zhǔn)化的需求。博清生物科技(南京)有限公司研發(fā)的核酸提取儀基于磁珠法原理,整合樣本裂解、核酸結(jié)合、洗滌、洗脫全流程自動化操作,具有提取效率高(單次可處理96份樣本,耗時<25min)、操作標(biāo)準(zhǔn)化、污染風(fēng)險低等優(yōu)勢,但該儀器在病毒滴度測定場景中的應(yīng)用效果尚未系統(tǒng)驗證。
一、材料與方法
(一)實驗材料
1、儀器:博清生物核酸提取儀;實時熒光定量PCR儀;高速離心機(jī)。
2、病毒樣本:SARS-CoV-2病毒株;甲型流感病毒H1N1株;重組腺病毒Ad5-EGFP株,均經(jīng)Vero細(xì)胞培養(yǎng)擴(kuò)增,病毒液濃度梯度為101~10?TCID50/mL。
3、試劑:磁珠法病毒核酸提取試劑盒;酚-氯仿-異戊醇混合液;SuperScript III One-Step qRT-PCR Kit;SARS-CoV-2 ORF1ab基因引物探針、H1N1 HA基因引物探針、Ad5 E1A 基因引物探針。
4、標(biāo)準(zhǔn)品:SARS-CoV-2 RNA標(biāo)準(zhǔn)品。
(二)實驗方法
1、病毒樣本預(yù)處理
取各病毒液(101~10? TCID50/mL),每濃度梯度設(shè)3個重復(fù),4℃下8000×g離心10min,去除細(xì)胞碎片,取上清液作為核酸提取樣本,體積均為 200μL。
2、核酸提取
試驗組(博清生物核酸提取儀):按照儀器操作說明書,將200μL病毒上清液與20μL蛋白酶K、200μL裂解液混合,加入儀器樣本孔,選擇“病毒核酸提取程序”(裂解溫度56℃,時間10min;洗脫體積50μL),自動完成提取,收集洗脫液即為病毒核酸。
對照組(傳統(tǒng)手動酚-氯仿法):取200μL病毒上清液,加入200μL酚-氯仿-異戊醇混合液,渦旋振蕩5min,12000×g離心10min,取上層水相;加入等體積異丙醇沉淀核酸,-20℃靜置30min,12000×g離心15min,棄上清;75%乙醇洗滌沉淀2次,晾干后用50μL無酶水溶解,即為病毒核酸。
3、核酸質(zhì)量檢測
采用超微量分光光度計測定核酸濃度(ng/μL)及純度(A260/A280比值,合格范圍1.8~2.0);每個樣本重復(fù)檢測3次,計算均值與標(biāo)準(zhǔn)差(SD)。
4、病毒滴度測定(qPCR法)
qPCR反應(yīng)體系:20μL體系,含SuperScript III酶混合液10μL、上下游引物(10 μmol/L)各0.8μL、探針(5μmol/L)0.4μL、病毒核酸模板2μL、無酶水6μL。
qPCR反應(yīng)條件:逆轉(zhuǎn)錄階段50℃ 30min;預(yù)變性95℃ 2min;擴(kuò)增階段95℃ 15s、60℃ 30s,共40個循環(huán),收集熒光信號。
滴度計算:以SARS-CoV-2 RNA標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(CT值與拷貝數(shù)對數(shù)的線性回歸方程),根據(jù)樣本CT值計算病毒核酸拷貝數(shù);結(jié)合病毒培養(yǎng)體系體積與稀釋倍數(shù),換算為病毒滴度(TCID50/mL),公式參考Reed-Muench法。
5、數(shù)據(jù)分析
采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析,計量數(shù)據(jù)以“均值±SD”表示,組間比較采用獨立樣本t檢驗;相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)系數(shù);P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
二、結(jié)果
(一)核酸提取效率與純度對比
試驗組對3種病毒樣本的核酸提取濃度均顯著高于對照組(P<0.01),且A260/A280比值更接近理想范圍(1.8~2.0),無明顯蛋白或有機(jī)溶劑污染。其中,SARS-CoV-2樣本的提取濃度提升最顯著,試驗組均值(302.4ng/μL)較對照組(201.7ng/μL)提高50.0%。
(二)核酸提取重復(fù)性分析
試驗組對同一濃度病毒樣本(10? TCID50/mL)的3次重復(fù)提取中,核酸濃度的CV值均 <4.2%,顯著低于對照組(CV>7.5%);qPCR檢測的CT值變異系數(shù)同樣表現(xiàn)更優(yōu),試驗組CV均<3.8%,對照組CV>6.9%,表明博清生物核酸提取儀的操作標(biāo)準(zhǔn)化程度更高,重復(fù)性更穩(wěn)定。
(三)病毒滴度測定結(jié)果對比
兩種方法測定的病毒滴度呈強(qiáng)正相關(guān)(R2=0.986,P<0.001),但試驗組測定結(jié)果更接近標(biāo)準(zhǔn)品參考值。以SARS-CoV-2 10? TCID50/mL標(biāo)準(zhǔn)樣本為例,試驗組測定值為(9.8±0.3)×103 TCID50/mL,誤差僅2.0%;對照組測定值為(8.2±0.5)×103 TCID50/mL,誤差達(dá)18.0%,表明博清生物核酸提取儀可提升病毒滴度測定的準(zhǔn)確性。
三、討論
本研究從核酸提取效率、重復(fù)性及滴度測定準(zhǔn)確性三個核心維度,驗證了博清生物核酸提取儀在病毒學(xué)研究與疫苗研發(fā)中的適用性,其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下三方面:
(一)高效提取與高純度核酸:博清生物核酸提取儀采用磁珠法特異性結(jié)合病毒核酸,配合自動化裂解與洗脫程序,避免了傳統(tǒng)酚-氯仿法中有機(jī)溶劑殘留、蛋白污染等問題,使核酸純度(A260/A280≈1.89)更符合qPCR檢測需求;同時,儀器單次提取耗時<25min,且支持96份樣本批量處理,顯著提升疫苗研發(fā)中批量樣本(如發(fā)酵液、純化中間品)的檢測效率。
(二)穩(wěn)定的重復(fù)性:傳統(tǒng)手動提取依賴操作人員的技術(shù)熟練度,易因加樣誤差、離心時間差異等引入人為干擾;而博清生物儀器通過標(biāo)準(zhǔn)化程序控制溫度、轉(zhuǎn)速、試劑加樣量等關(guān)鍵參數(shù),使核酸濃度與qPCR CT值的CV均<4.2%,滿足疫苗生產(chǎn)中“批次一致性”的質(zhì)控要求。
(三)準(zhǔn)確的滴度測定結(jié)果:病毒滴度測定的準(zhǔn)確性依賴核酸提取的完整性——博清生物儀器的裂解緩沖液可高效破壞病毒衣殼,釋放RNA/DNA,減少核酸降解;結(jié)合其高提取效率,使qPCR檢測的靶基因拷貝數(shù)更接近實際病毒量,滴度測定誤差<5%,顯著優(yōu)于傳統(tǒng)方法(誤差>15%),為疫苗抗原含量標(biāo)定、病毒致病機(jī)制研究提供可靠數(shù)據(jù)。
本研究的局限性在于未涉及復(fù)雜基質(zhì)樣本(如含血清的病毒培養(yǎng)上清)的提取效果,后續(xù)可進(jìn)一步驗證儀器在臨床樣本或疫苗生產(chǎn)復(fù)雜基質(zhì)中的應(yīng)用性能。此外,博清生物核酸提取儀可與qPCR儀聯(lián)動,構(gòu)建“提取-檢測”一體化流程,未來可探索其在病毒快速診斷與疫苗應(yīng)急研發(fā)中的應(yīng)用潛力。
博清生物科技(南京)有限公司研發(fā)的核酸提取儀可高效、穩(wěn)定地完成SARS-CoV-2、甲型流感病毒、重組腺病毒等多種病毒的核酸提取,其提取的核酸濃度高、純度優(yōu),且重復(fù)性顯著優(yōu)于傳統(tǒng)手動方法。該儀器可通過提升核酸提取質(zhì)量,保障后續(xù)qPCR檢測的準(zhǔn)確性,進(jìn)而實現(xiàn)病毒滴度的精準(zhǔn)測定,適用于病毒學(xué)基礎(chǔ)研究、疫苗研發(fā)及生產(chǎn)質(zhì)控等場景,具有較高的推廣應(yīng)用價值。
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